以BaTiO3作为填料改善聚乙烯的空间电荷效应

针对高压、超高压直流塑料电力电缆中存在的空间电荷效应,以强极性材料ＢＴｉＯ３作填料,用电声脉冲法装置,详细研究了填料含量对聚乙烯试样中空间电荷分布的影响,讨论了空间电荷的形成和抑制机理,试验结果表明：当ＢａＴｉＯ３质量分数为１％左右时,聚乙烯中空间电荷几乎可完全清除,提高了聚乙烯的直流短路击穿电场强度,根据直流预压电压的极性,其提高率在１２￣１６％之间,略微提高了试样的正负极性的直流击穿电场强度     

35KV聚乙烯电缆树枝化击穿机理的研究

本文研究了在运行中的电力电缆的聚乙烯绝缘树枝化击穿现象,发现杂质电树枝在绝缘层中顺着电场方向成长.并指出在运行中产生的电树枝可以起源于绝缘内部存在的杂质,这些杂质就是抗氧剂DNP.所有这些DNP,如果没有适当的分散和不是充分的相容,就可以起“杂质”的作用,导致生成间隙,并接着产生电树枝化.     

高氏聚合物击穿理论的验证及其在电缆上的应用

高氏聚合物击穿理论虽已发表4年,但是,它的核心部份——电子非辐射能量的转移,尚未被实验验征.本文以一种聚合物作为添加剂,掺杂到聚乙烯中,降低了聚乙烯的深陷阱浓度,增加了浅陷阱浓度。试验结果表明,这种掺杂能明显提高聚乙烯的树枝起始电压和击穿电压,从而间接证明了这种能量转移的存在.与传统的消除静电方法不同,以一种聚合物掺杂到聚乙烯中,几乎不影响聚乙烯作为优良的电介质,但能降低或消除注入的空间电荷效应,因而为今后研制超高压直流塑料电缆的绝缘开辟了新的方向;也为我国目前辐射交联聚乙烯电缆在生产过程中的带电问题找到了解决的办法.     

空间电荷与电树枝的引发

本文在宏观实验结果的基础上,提出了在有机玻璃介质中无气隙非均匀电场下电树枝引发模型。在恒定电压作用下,电树枝引发是由于介质局部电场强度大于介质固有击穿场强的结果。在交变或脉动电压作用下,介质往往在较低电压下产生电树枝,且存在潜伏期;这是由于多次积累的空间电荷起着重要作用的结果。本文借助电子注入产生树枝实验结果,分析了空间电荷在不同条件下对电树枝引发所起的具体作用。根据这一模型可以很好地解释电树枝引发实验规律。     

直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝的生长特性研究

为了研究交联聚乙烯电缆绝缘材料中直流电树枝的生长速率、形态特征及通道特性,利用树枝化试验及显微观察系统,在针尖半径为5μm、针-板电极间距为2mm、周期性施加的间断直流电压下,对试样进行了分组试验。试验结果显示:电树枝由细单枝逐渐发展为稀疏丛状结构,树枝通道为非导电型;电树枝生长缓慢,生长速率不超过1.0μm/min;树枝长度主要取决于加压周期数及直流电压幅值,电压持续时间在高压下影响增大;针极意外接地情况下,电树枝将瞬间引发或快速生长。理论分析表明,电树枝生长规律可以由文中所建立的非导电树枝模型及等效电路进行合理解释,而空间电荷效应是产生直流接地树现象的根本原因。     

电压反转极性对温度梯度场下聚乙烯内空间电荷的影响

基于电声脉冲空间电荷测量方法,测量了聚乙烯片状试样在常温(△T=0℃)及温度梯度(△T=40℃)下、不同电压极性(±50 MV/m)作用2h过程中聚乙烯内的电荷积聚和场强分布特性,同时测量了加压2h后不同反转极性对温度梯度场下聚乙烯内电荷积聚和瞬态电场的影响.结果表明:无论反转极性如何,最大瞬态电场畸变率近似相同;电压...     

电压稳定剂改善聚乙烯共混材料绝缘性能的研究

为了开发新一代可回收电缆材料,提升其绝缘性能,选取间氨基苯硼酸、2-甲氧基-5-吡啶硼酸和间氨基苯甲酸3种新型电压稳定剂添加入聚乙烯共混物中,分析其对聚乙烯共混物绝缘性能的改善作用及机理。采用溶液法将质量分数为1%的电压稳定剂添加入含质量分数为10%高密度聚乙烯(HDPE)的低密度聚乙烯(LDPE)共混材料,通过热压法制备试样,利用红外光谱、差式扫描量热法、X射线衍射、电树枝起始实验、直流电导率和空间电荷测量对材料进行物理化学分析和电气性能测试。研究结果表明,聚乙烯共混提升了热稳定性和结晶度,添加电压稳定剂后进一步提升了共混物的结晶度,对共混物的熔融特性无明显影响。添加了电压稳定剂的共混物的电树枝起始电压均明显提高,间氨基苯甲酸共混物的电树枝起始电压比LDPE/HDPE共混物提高了47%。电压稳定剂对共混物的直流电导率作用明显,间氨基苯甲酸能够明显降低共混物的直流电导率。3种电压稳定剂对共混物的空间电荷积累具有明显的抑制作用,且添加了间氨基苯硼酸的共混物具有最少的空间电荷积累。陷阱能级和视在迁移率计算发现,添加了电压稳定剂的共混物中浅陷阱密度增加,视在电荷迁移率增大,有利于抑制材料中空间电荷的积累。实验结果可为新一代环保电缆的开发提供一定参考。     

极性反转时间对聚乙烯中空间电荷及瞬态电场的影响

基于电声脉冲空间电荷测量方法,测量了聚乙烯片状试样在常温(ΔT=0℃)及温度梯度(ΔT=40℃)下、-50kV/mm场强直流预压2h后,分别以不同反转时间(20s,30s,60s)反转到50kV/mm场强,再加压2h过程中的空间电荷变化,以及极性反转过程中最大瞬态电场的变化.结果表明:常温下电压极性反转越快,最大瞬态电场越大;温度梯度下,电压极性反转越快,最大瞬态电场越小;达到最大瞬态电场的时间均随着极性反转时间的增加而逐渐减少.     

聚乙烯的光电导初探

本文研究了正极性光电流实验中出现的动态光电流反向的现象.实验了聚乙烯薄膜材料在开、闭光时的暂态过程,对影响这一现象的物理参数以及一些相关现象进行了实验讨论.认为这一现象可能与受光电极附近的空间电荷形成附加电场有关,而反向光电流峰值反映了受陷载流子浓度与电荷分布.     

高电场下聚酯薄膜中陷阱捕获电子的特性研究

本文用表面电位测试技术研究了固体介质在强电场作用下陷阱捕获电荷的动力学特性.作者在考虑了碰撞电离退陷阱化后,获得的一级捕获动力学方程,定性地解释了电荷的捕获随施加电场的时间而变化的关系和捕获电荷稳态值随电场的增强而下降的现象。利用这个动态平衡模方程,经实验分析表明:这种捕获电荷稳态值随电场的增强而下降的现象是由于自由电子与陷阱化电子碰撞电离退陷阱化的结果,而不是陷阱化电子隧道效应或Poole-Frenkel效应的结果。当电场增强使碰撞电离退陷阱化达到一定程度时,介质便发生击穿。     

电趋肤效应机理与应用

比较研究了电趋肤效应机理及电趋肤效应的应用问题,讨论了静电趋肤效应和电流趋肤效应（直流电趋肤效应和交流电趋肤效应）,分析了直流电趋肤效应和交流电趋肤效应机理上的差别,分析了高压交流输电和高压直流输电的优缺点.认为静电趋肤效应是由于外电场对处于场中导体内负电荷做功,使之在晶格势场中的能态升高,从而分布在导体的外表面上;直流电载流子在横向电场和磁场共同作用下产生趋肤效应;交流电载流子除了与直流电载流子具有产生趋肤效应相同的原因外,还会受到感应电场的作用,能态升高后产生趋肤效应,因此交流电趋肤效应明显强于直流电趋肤效应.正因为如此,现代发展起来的高压直流输电较高压交流输电更节省电能.     

聚乙烯树枝化的新模型

作者考虑到聚合物的形态结构和能带特点,应用近似的平板能带理论,说明了电子和空穴注入的不同方式和途径。同极性空间电荷的形成过程中存在着两种相互矛盾的作用,一方面它降低针尖附近介质中的电场强度,有提高树枝起始电压的趋势;另一方面注入过程中正负载流子的复合或热电子的作用,有降低树枝起始电压的倾向。模型中首次提出了在聚合物的树枝潜伏期内存在着一个低密度区的过渡阶段,并用条纹图象法证明了这个区域的存在。其他一些特殊试验支持了新模型的构思。     

VDMOS结构击穿电压的设计与分析

本文引用了附加有浮动电位保护环和场板的ＶＤＭＯＳ结构击穿电压的解析表达式,描述了浮动电位保护环和场板效应的对穿通击穿电压的改进,经比较,理论结果与测量数据有较好的一致性。     

沿任意方向作匀速直线运动的电偶极子的电磁场

利用相对论中的洛沦兹变换式计算沿任意方向作匀速直线运动的电偶极子所产生的电磁场,并利用两个作匀速直线运动的点电荷产生的电磁场的叠加验证其正确性,同时还分别讨论了特殊方向上的电磁场分布情况,用计算机模拟了沿特殊方向作匀速直线运动的电偶极子的电磁场分布。     

Action of space charge on aging and breakdown of polymers

The study on how space charges affect aging and breakdown of polymers becomes one of the most important domains. Most of the models are based on the injected charges increasing the local field to induce the breakdown of polymers and breaking the large molecule chains. These models ignore the effects of space charge on the microstructure of dielectric materials. In this review, with the calculation of the electromagnetic energy and the electromechanical energy around a trapped charge and with some new experimental results, it is proved that aging and breakdown in polymers are caused during the detrapping of the trapped charges. Aging and breakdown of the polymers are related to the release of the electromechanical energy around trapped charges.     

冷缩式电缆中间接头附件参数的有限元法优化

为了研究冷缩式电缆中间接头的电场分布并对其结构参数进行优化,首先,建立电缆中间接头的有限元仿真模型;然后,利用该模型对中间接头的结构参数配合进行分析;最后,根据分析结果制作一个10 kV冷缩式电缆中间接头,并对该样本开展局部放电和耐压试验.仿真与试验结果表明:通过合理优化应力锥和屏蔽管的结构参数,当应力锥的轴向长度、端部曲率半径及厚度分别为65,25和2.5 mm,屏蔽管长度和端口形状的分别为170 mm和90°,应力锥与屏蔽管之间的距离为60 mm,中间接头本体长度为420 mm时,样品的最大场强和最大切向场强小于30 kV·cm^-1(空气击穿场强)且其交界面上的电场分布较为均匀;其可通过局放与耐压试验,满足设计要求,为10 kV冷缩中间接头的合理设计提供理论依据.     

平板型荧光显示器件静态工作特性的研究

平板型荧光显示器件含多个分立的显示单元，阴极近于全长工作。以多位数码管作测算实例。整管阴极工作电流等于各单元电流之和。在空间电荷限制区，各单元孤立工作；在加速场区，各单元按场强调整电流值，但电流总量不变。整管阴极工作电流的饱和过渡区介于等效电压最高位的起始饱和点与最低位的饱和过渡区终点之间。在空间电荷限制区，整管静态伏安特性符合3／2次方定律。计算整管阴极工作电流须把全管统为一体来进行。     

交直流叠加电压下水分对纸板击穿特性的影响

交流和直流相互重叠以后,水分对纸板的击穿性能会带来严重影响;为对其进行研究,制备油纸样品,并对其含水量进行测定。对电极系统进行设计,对电源原理进行阐述;并得出击穿实验的操作流程。通过对不同含水量样品施加不同分量的交直流电压,得出交流分量和水分含水不同时,对纸板的击穿特性带来的影响。结果表明:交流比例为28%,纸样总体的击穿电压较仅直流电压存在时小幅度增加;交流比例为95%纸样击穿电压值最低;交流比例愈高,相应的击穿电压降低幅值也会愈大。随含水量加大,纸样击穿电压先升高,到达最大后减小;并最终保持平稳,最大值会随交流比例的加大朝水量较多的方向转移;交流比例愈小,击穿电压随含水量下降愈多。     

基于衬底偏压电场调制的高压器件新结构及耐压模型

提出一种基于衬底偏压电场调制的薄层硅基LDMOS高压器件新结构,称为SB LDMOS.通过在高阻P型衬底背面注入N~+薄层,衬底反偏电压的电场调制作用重新分配体内电场,纵向漏端电压由源端和漏端下两个衬底PN结分担,器件的击穿特性显著改善.求解漂移区电势的二维Poisson方程,获得表面电场和击穿电压的解析式,研究器件结构参数对表面电场和击穿电压的影响.仿真结果表明,与埋层LDMOS相比,SB LDMOS击穿电压提高63%.